框架式大跨度矿房开采技术

新桥硫铁矿采用两步回采的分段空场嗣后充填法,回采其呈框架式布置的矿柱,矿房,由于矿房跨度大大超过矿柱宽度,且矿柱充填质量较差,使第二步矿房回采难度加大,在矿房回采试验中,作者根据数值分析结果,采用了分区爆破,最后暴露充填体的开采技术,使大跨度矿房回采获得了成功,取得了显著的经济效益,也为类似条件矿山的开发提供了经验。     

基于能量理论的深埋矿山矿柱尺寸设计方法

随着资源开发步入到深部开采阶段，深埋矿山开采过程中的动力灾害问题日益突出，传统静力稳定分析方法在应对这些问题时表现出一定的局限性，研究适用于深部矿山的矿柱尺寸设计方法意义重大。本文基于面积承载理论和金属矿山矿柱强度估算方法，以一种动态的视角从功能转换角度重点探讨了瞬间回采方式下的矿柱应变能积聚和转化特征，对地下矿体阶段性分层回采这一过程进行简化，提出了一种基于可释放能理论的适应不同分层钻爆开挖方式下的矿柱尺寸参数设计方法，通过依托某工程实例进行了能量法的应用并与传统强度理论方法进行了比较分析，据此建议了5组矿柱尺寸参数方案，进一步利用有限差分软件（FLAC3D）对其优化从而最终确定了合理矿柱尺寸设计值。研究成果表明：矿柱体受动态开挖作用将产生一定程度的动力响应，诱发产生的动应力和动态变形一度可达静力分析时的两倍，同时也会伴随大量能量的积聚；与传统强度计算理论相比，应用能量法可有效地避免快速回采情况下矿柱动力失稳的可能，设计得到的矿柱尺寸参数更偏保守，随着开挖分层数的增多，能量校核法逐渐趋于和强度静力法等价。经数值模拟优化比选，最终建议该工程矿体分三层回采，矿柱合理宽度22m，高度70m，基本上可以满足回采过程中安全稳定和经济效益的需求，与工程实际契合较好。     

采空区残留矿柱回采研究

荡坪钨业有限公司宝山矿区475m中段采空区体积为20万m3,其中残留矿柱矿量8838 t.为安全有效回采残留矿柱,采用光弹性应力计、声发射等监测手段对采空区地压进行监测,监测结果分析表明,目前该采空区处于地压相对稳定期,根据上述研究结果并结合生产实际,确定了475m中段残留矿柱回采范围、回采方案,现场实践表明该方案是可行的,对类似矿山残留矿柱回采具有一定指导价值.     

基于FLAC3D大冶铁矿矿柱回采过程的应力分析

为了增加资源回收率,金属非金属矿山在回采后期需要对残留矿柱进行二次回采. 矿柱结构破坏必然引发采场力学状态发生变化,甚至影响整个采空区的稳定性. 以大冶铁矿矿柱回采过程为例,选用动力有限元法分析其采空区动力扰动下的响应特征及应力分布规律. 选取直径3 m、高12 m的竖直圆形矿柱采用FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua）对矿柱应力随时间变化情况进行数值模拟分析. 模拟分析结果表明,矿柱负载分别在20 MPa, 40 MPa的情况下,动力扰动对矿柱的影响随其负载的增大越来越明显,在动力扰动下矿柱越容易导致失稳破坏. 矿柱的负载越小,整个采场的稳定性、安全性也就越好,因此,在为矿柱回采进行充填设计时,应充分考虑矿柱的负载作用.     

彭山锡矿采场稳定性的模型试验

彭山锡矿系一投产不久的新矿山,初步设计采用房柱法回采。由于矿岩地质条件的复杂多变性,原设计的矿房矿柱尺寸难以维持采场在回采期间的安全稳定性.为此,矿山急需提供具体条件下的合理尺寸,作为单体设计与施工的理论依据,同时希望摸清回采期间采场顶板与矿柱的应力分布与变化规律,摸清回采期间顶板围岩与矿柱的变形与破坏机制.根据以上要求,笔者采用相似材料模型模拟去对该矿Ⅳ—1矿体的房柱法采场的稳定性问题进行了研究,并从相似材料选择,测试元件制作、制模工艺和数据处理等方面探讨了提高模拟置信度的有关措施。     

矿柱稳定性联合监测与预测研究

某铜矿-240 m中段的所有采场均已回采完毕,目前仍留有一大规模的水平残留矿柱,矿柱保有矿量84.2万t.而在确保安全的前提下,为对其实现最大限度回收,就必须对整条水平矿柱的稳定性进行连续监测.文中以该中段的某段残留矿柱为研究对象,将光应力计观测、声发射监测两种手段联合用于矿柱稳定性监测,将监测到的数据分别进行处理,由光应力计条纹级数的变化,了解地应力分布状况;分析声发射各参量,可判断矿柱是否处于相对稳定阶段;最后将这两种信息放到同一时序中,进行藕合分析,可更加合理地评价矿柱的稳定性,得到矿柱破坏形式,即冒落,同时对矿柱失稳做出可靠预报.实践证明,预报与现场基本吻合,同时对类似矿山的二期回采工作具有一定指导意义.     

某矿山Ⅲ号矿体采空区安全性评价

为保证某矿山Ⅲ号矿体＋138m 中段部分残留矿柱回采工作的顺利进行,需对采空区的安全性进行评价.通过对＋138m 中段采空区进行实地调查并取样试验,获得了采空区和矿柱的空间分布形态及矿岩力学参数.在此基础上,利用有限差分软件FLAC3D及经典力学理论对采空区顶板及采场预留间柱的稳定性进行分析.结果表明,＋138m 中段采空区总体上处于较稳定状态,除局部区域安全度略有不足之外,其他区域整体上安全度较高,因此在合理的回采方案下回收部分残留矿柱是安全可行的.     

光弹性应力计在大厂铜坑锡矿细脉带570中段的应用

通过对埋设于５７０中段光弹性应力计的观测,分析了该中段矿柱破坏的情况及原因。采用光弹性应力计进行观测及分析,对该中段下一步的回采工作具有指导意义。     

基于中厚板理论的深部崩落转充填隔离矿柱稳定性分析

在金属矿山崩落转充填开采过程中,隔离矿柱作为浅部向深部延伸的衔接部分,其合理尺寸的留设对于实现矿山安全高效回采具有重要意义.针对内蒙古某铅锌矿深部崩落转充填开采这一实际情况,对水平隔离矿柱建立了厚板力学模型.考虑到连续板联结处的弯矩不可忽略,基于中厚板理论推导得出了对边简支对边固支条件下的应力表达式.采用前处理软件HyperMesh构建矿区高精度六面体网格模型,并将矿区三维地质模型导入有限差分软件FLAC~(3D)之中,以705中段及上部围岩塑性区体积为依据近似得出作用在隔离矿柱之上的均布荷载,并应用最大拉应力理论计算出隔离矿柱安全厚度为20 m.利用数值模拟软件分析了所留水平隔离矿柱的力学行为及其稳定性.结果表明:隔离矿柱沉降值与塑性区均控制在容许范围之内,稳定性良好,验证了所留隔离矿柱厚度的合理性.     

樟东坑矿床赋存特征及开采损失统计分析

通过现场工作,调查分析了樟东坑矿床赋存特征;根据矿山开采现状,将矿床开采损失划分为矿房回采损失、矿柱损失和储量损失三大类,并进行了统计分析,对类似矿山的开采工作具有一定的参考意义。     

新庄铜铅锌矿含水层下防水矿柱留设计算分析

为研究渗流场和应力场共同作用下防水矿柱宽度合理留设问题,结合新庄铜铅锌矿17A号勘探线的实际地质条件,运用数值模拟计算软件FLAC~(3D),研究了初始渗流场的孔隙水压力和渗流速度矢量分布特征,计算了矿体回采充填过程中7个工作面的涌水量,并模拟了工作面顶板的导水裂隙带分布情况,与经验公式算得的防水矿柱高度进行比较.模拟结果表明,工作面与含水层的距离越小,渗流速度越大,涌水量越大,导水裂隙带范围越大,突水的危险也就越大;从渗流场涌水量和应力场导水裂隙带两方面来综合衡量,防水矿柱留设的高度取为40m,相比经验公式的结果提高了矿体利用率.     

金厂河铅锌矿高阶段宽条带采场稳定性分析

针对金厂河铅锌矿体产状稳定、矿体厚大、倾角缓、品位高、南北倾向短的特点,选择了高阶段大直径深孔侧向崩矿嗣后充填采矿法,同时阐述了该采矿方法的开采工艺.为确保生产过程中该采矿方法安全使用的可靠性及合理性,采用岩土FLAC3D软件对15 m宽的条带两步骤回采(一步骤回采矿柱;二步骤回采矿房)进行稳定性分析论证.模拟结果表明:采用隔一采一的方式,每步骤15 m宽的条带开挖后,采空区周边围岩出现塑性扰动区较小,整体处于稳定状态,验证了该采矿工艺安全、高效、成本低,具有一定的可行性和合理性,为矿山的安全高效生产提供了理论依据支撑.     

合理预留安全矿柱的探讨

矿床地下开采时，在没有其他安全措施的情况下，不得不采用预留安全矿柱的方法，以保护地面建筑物，构筑物和主要井巷免受因地下采矿而引起的破坏。但这会导致矿量的损失，故需要寻找合理预留安全矿柱的方法。作者用解析的方法对预留安全矿柱进行研究，皮了常用的传统方法。     

矿柱应力分布函数的拟合检验

矿柱应力分布函数的拟合检验是矿柱结构可靠度分析的基础。本文采用矿柱应力解除试验所测得的矿柱应力值,作为矿柱应力的抽样试验,利用柯尔莫哥洛夫检验法对其进行分布函数的拟合检验,并采用安德森与达林检验法进行了验证,获得了满意的结果。结果表明：矿柱应力的分布函数服从正态分布的假设。     

矿柱应力分布函数的拟合检验

矿柱应力分布函数的拟合检验是矿柱结构可靠度分析的基础。本文采用矿柱应力解除试验所测得的矿柱应力值,作为矿柱应力的抽样试验,利用柯尔莫哥洛夫检验法对其进行分布函数的拟合检验,并采用安德森与达林检验法进行了验证,获得了满意的结果。结果表明：矿柱应力的分布函数服从正态分布的假设。     

具有初始随机材料缺陷的矿柱渐进破坏模拟

利用FLAC模拟了非均质粗糙端面矿柱的破坏过程及力学行为．利用Matlab编写了预置随机材料缺陷的FISH函数．结果表明：均质矿柱的应力一应变曲线在非均质矿柱曲线的上方．非均质矿柱两侧剪切楔的持续产生使弹性核芯尺寸降低．矿柱两侧面附近的剪切带较弯曲,而其中心的剪切带较平直．弯曲的剪切带起源于矿柱的4个角,然后向其内部传播．由于相对弱的约束,拉破坏单元在矿柱的中部最多且位于硬化阶段形成的剪切楔内部．和均质矿柱相比,非均质矿柱遭到了更严重的拉破坏,在软化阶段后期将形如砂漏,这与现场观察相符．     

矿柱结构的可靠性设计

考虑岩体的各种力学参数,几何尺寸以及外部荷载作用的随机性和变异性,本文应用结构可靠度理论对矿柱结构进行可靠性设计,不仅考虑了矿柱强度和矿柱应力的均值大小,同时也考虑了它们的离散程度,克服了传统的单一安全系数的缺陷。用矿柱结构的可靠摭来评价矿柱结构稳定性,概念上更明确,合理。     

基于正交有限元的矿柱动态模糊可靠性分析

地下矿体开采过程中矿柱的稳定性不仅具有随机性而且具有模糊性,考虑矿岩、混凝土材料参数及矿柱内应力的随机模糊性,提出了用动态模糊可靠度分析矿柱稳定性的新概念。通过多次正交试验有限元计算,得到矿体在每个开采施工步骤过程中功能函数值,并通过正交多项式拟合矿柱功能函数,从而建立矿柱单元在不同的开采施工步骤时的概率密度函数和模糊失效隶属度函数,求解矿柱单元在不同开采施工步骤时的模糊失效概率和模糊可靠度指标,获得了矿柱的模糊可靠性曲线。采用该方法对哈尔滨某钼矿Ⅰ号矿体上向水平充填采矿方案进行计算和分析,结果表明动态模糊可靠度能较好地反映矿体开采全过程的矿柱稳定性变化状况,为优化矿区开采方案和指导矿山安全生产提供了依据。     

基于贡献率和未确知测度理论的矿柱稳定性预测

为了准确地对地下采场中矿柱稳定性进行预测,丰富矿柱稳定性预测的方法,在系统地分析矿柱稳定性影响因素基础上,选取矿柱宽高比w/h和矿柱载荷与矿柱承受荷载之比S/P为主要影响因素,引入贡献率的概念确定权重,考虑不同赋存条件下矿柱w/h与S/P对其稳定性影响贡献不同,分别建立未确知测度模型,结合国内外29个工程实例进行验证.实验结果表明:引入贡献率确定权重,建立的未确知测度模型对矿柱进行稳定性预测的准确率达到96.55%,该种方法科学、严谨、简单、合理,能为工程实践中进行矿柱稳定性预测提供一定的指导.     

矿柱结构的可靠性设计

考虑岩体的各种力学参数、几何尺寸以及外部荷载作用的随机性和变异性,本文应用结构可靠度理论对矿柱结构进行可靠性设计。不仅考虑了矿柱强度和矿技应力的均值大小,同时也考虑了它们的离散程度,克服了传统的单一安全系数的缺陷。用矿柱结构的可靠度来评价矿柱结构稳定性,概念上更明确,合理。